ما يقرب من 50 عامًا منذ أن سار الإنسان لأول مرة على سطح القمر ، يدفع الجنس البشري مرة أخرى إلى الأمام بمحاولات الهبوط على القمر .
في هذا العام وحده ، أنزلت الصين مركبة فضائية روبوتية على الجانب الآخر من القمر ، في حين أن الهند على وشك الهبوط في مركبة قمرية ، وتواصل إسرائيل محاولاتها ، على الرغم من تعطل مشروعها الأخير.
في غضون ذلك ، أعلنت ناسا أنها تريد إرسال رواد فضاء إلى القطب الجنوبي للقمر بحلول عام 2024.
لكن بينما تسعى هذه المهام إلى زيادة معرفتنا بالقمر ، فإننا لا نزال نعمل على الإجابة عن سؤال أساسي حوله: كيف انتهى الأمر بمكانه؟
في 21 يوليوز 1969 ، قام طاقم أبولو 11 بتركيب أول مجموعة من المرايا لتعكس أشعة الليزر الموجهة إلى القمر من الأرض. ساعدت التجارب اللاحقة التي أجريت باستخدام هذه المصفوفات، العلماء على تحديد المسافة بين الأرض والقمر على مدار الخمسين عامًا الماضية. نعلم الآن أن مدار القمر يزداد بمقدار 3.8 سم سنويًا – إنه يتحرك بعيدًا عن الأرض.
هذه المسافة ، واستخدام صخور القمر حتى تاريخ تكوين القمر إلى 4.51 مليار سنة مضت ، هي أساس فرضية التأثير العملاق (النظرية القائلة بأن القمر تشكل من الحطام بعد تصادم في وقت مبكر من تاريخ الأرض).
لكن إذا افترضنا أن الركود القمري كان دائمًا 3.8 سم / سنة ، فعلينا العودة 13 مليار سنة لنجد وقتًا كانت فيه الأرض والقمر قريبين (لتشكيل القمر). هذا منذ زمن بعيد – لكن عدم التطابق ليس مفاجئًا ، ويمكن تفسيره من قارات العالم القديمة والمد والجزر.
المد و الجزر :
يمكن ربط المسافة إلى القمر بتاريخ التكوينات القارية للأرض. يؤدي فقدان طاقة المد والجزر (بسبب الاحتكاك بين المحيط المتحرك وقاع البحر) إلى إبطاء دوران الكوكب ، مما يجبر القمر على الابتعاد عنه – يتراجع القمر.
يتم التحكم إلى حد كبير في المد والجزر من خلال شكل وحجم أحواض المحيط الأرض. عندما تتحرك الألواح التكتونية للأرض ، فإن هندسة المحيطات تتغير ، وكذلك الحال بالنسبة للمد والجزر. هذا يؤثر على تراجع القمر ، لذلك يبدو أصغر في السماء.
هذا يعني أنه إذا علمنا كيف تغيرت الصفائح التكتونية للأرض من موقعها ، فيمكننا معرفة مكان وجود القمر بالنسبة لكوكبنا في وقت معين.
نحن نعلم أن قوة المد (وبالتالي معدل الركود) تعتمد أيضًا على المسافة بين الأرض والقمر. لذلك يمكننا أن نفترض أن المد والجزر كان أقوى عندما كان القمر شابًا وأقرب إلى الكوكب. مع تراجع القمر بسرعة في وقت مبكر من تاريخه ، سيصبح المد والجزر أضعف والركود أبطأ.
تم تطوير الرياضيات التفصيلية التي تصف هذا التطور لأول مرة من قبل جورج داروين ، ابن تشارلز داروين العظيم ، في عام 1880.
لكن صيغته تنتج المشكلة المعاكسة عندما ندخل شخصياتنا الحديثة. ويتوقع أن الأرض والقمر كانا قريبين من بعضهما البعض منذ 1.5 مليار سنة فقط. لا يمكن التوفيق بين صيغة داروين والتقديرات الحديثة لعمر القمر والمسافة إذا تم تخفيض معدل الركود المعتاد الذي بلغه إلى حوالي سنتيمتر واحد في السنة.
والنتيجة هي أن المد والجزر اليوم يجب أن تكون كبيرة بشكل غير طبيعي ، مما تسبب في معدل الركود 3.8 سم. السبب في هذا المد والجزر الكبير هو أن شمال المحيط الأطلسي الحالي هو مجرد عرض وعمق مناسبين ليكونا في صدى مع المد والجزر ، وبالتالي فإن فترة التذبذب الطبيعية تقترب من فترة المد والجزر ، مما يتيح لها الحصول على حجم كبير جدًا . هذا يشبه إلى حد كبير طفل على أرجوحة يتحرك أعلى إذا دفعته في الوقت المناسب.
لكن لنعد إلى الوراء في الوقت المناسب – بضعة ملايين من السنوات كافية – وشمال الأطلسي مختلف بشكل كاف في الشكل الذي يختفي فيه هذا الرنين ، وبالتالي فإن معدل كساد القمر سيكون أبطأ.
عندما تحركت الصفائح التكتونية للقارات ، ومع تغير تباطؤ دوران الأرض طول الأيام وفترة المد والجزر ، كان الكوكب قد انزلق داخل وخارج حالات المد والجزر القوية المماثلة. لكننا لا نعرف تفاصيل المد والجزر على مدى فترات طويلة من الزمن ، ونتيجة لذلك ، لا يمكننا تحديد مكان وجود القمر في الماضي البعيد.
حل الرواسب
أحد الأساليب الواعدة لحل هذا الأمر هو محاولة اكتشاف دورات ميلانكوفيتش من التغيرات الفيزيائية والكيميائية في الرواسب القديمة. تحدث هذه الدورات بسبب الاختلافات في شكل واتجاه مدار الأرض ، والاختلافات في اتجاه محور الأرض. هذه الدورات المناخية المنتجة ، مثل العصور الجليدية في الملايين القليلة الماضية.
معظم دورات ميلانكوفيتش لا تغير فتراتها على مدار تاريخ الأرض ولكن بعضها يتأثر بمعدل دوران الأرض والمسافة إلى القمر. إذا استطعنا اكتشاف تلك الفترات المحددة وقياسها ، فيمكننا استخدامها لتقدير طول النهار ومسافة الأرض في وقت ترسب الرواسب.
حتى الآن ، تمت محاولة ذلك فقط للحصول على نقطة واحدة في الماضي البعيد. تشير الرواسب من الصين إلى أنه قبل 1.4 مليار سنة كانت المسافة بين الأرض والقمر 341،000 كيلومتر (المسافة الحالية 384،000 كيلومتر).
الآن نحن نهدف إلى تكرار هذه الحسابات للرواسب في مئات المواقع الموضوعة في فترات زمنية مختلفة. سيوفر هذا سجلًا قويًا وشبه مستمر للركود القمري على مدى مليارات السنين القليلة الماضية ، ويعطينا تقديرًا أفضل لكيفية تغير المد والجزر في الماضي. ستنتج هذه الدراسات المترابطة معًا صورة ثابتة لكيفية تطور نظام قمر الأرض عبر الزمن.
ماتياس جرين ، قارئ في علم المحيطات الفيزيائي ، جامعة بانجور وديفيد والتهام ، أستاذ الجيوفيزياء ، رويال هولواي.
نشر في مجلة لايف ساينس – 29 أبريل 2019.
